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出版者:

作者:Vazquez-Duhalt, Rafael/ Quintero-Ramirez, Rodolfo

出品人:

页数:564

译者:

出版时间:2004-11

价格:$ 265.55

装帧:

isbn号码:9780444516992

丛书系列:

图书标签:

• 石油生物技术
• 生物炼制
• 生物修复
• 微生物
• 生物能源
• 石油工业
• 环境生物技术
• 生物催化
• 基因工程
• 可持续发展

现代生物技术在石油工业中的应用：前景、挑战与案例研究 导言：能源转型与生物技术的新篇章 随着全球对可持续发展和环境保护的日益重视，传统化石燃料行业的转型已成为必然趋势。石油工业，作为全球能源结构的核心组成部分，正面临着前所未有的压力，需要开发更清洁、更高效的生产和处理技术。生物技术，以其独特的温和条件、高选择性和环境友好性，正迅速成为解决这一挑战的关键力量。 本书《现代生物技术在石油工业中的应用：前景、挑战与案例研究》并非关注生物技术在石油生产的具体细节，而是致力于提供一个宏观且深入的视角，探讨生物过程如何重塑石油工业的各个环节——从资源开采、原油改性到环境修复。本书旨在为石油工程师、环境科学家、生物技术专家以及政策制定者提供一个跨学科的平台，审视生物学原理如何转化为可行的工业解决方案。 第一部分：生物技术在油气田开采中的增效作用 传统的油气田开采技术，如二次采油和三次采油（EOR），往往依赖于化学品或热力学方法，这些方法成本高昂且可能产生二次污染。生物技术为此提供了更绿色的替代方案。 1. 微生物提高采收率（MEOR）：机制与实践 MEOR技术利用特定微生物或其代谢产物来提高原油采收率。本书将深入探讨其核心机制： 生物表面活性剂的产生： 某些微生物（如假单胞菌属、节杆菌属）能分泌生物表面活性剂（如鼠李糖脂、槐糖脂），显著降低原油与岩石界面张力，使被束缚的原油重新流动。我们将分析这些表面活性剂的分子结构、乳化能力，及其在不同地层条件下的稳定性。 微生物产酸与产气： 某些细菌能够产酸（如丁酸、乙酸），降低地层孔隙的pH值，从而溶解部分碳酸盐岩石，增加渗透性。同时，产甲烷菌或硫酸盐还原菌的活动可以产生气体，提供驱动力。 生物粘度调节： 通过微生物胞外多糖（EPS）的产生，改变注入水相的流变学性质，实现对水相的有效驱替。 本书的重点在于系统性地评估这些生物增采方法的经济可行性和现场放大过程中遇到的微生物适应性、营养盐供给和代谢产物累积等工程问题，而非详细介绍具体的菌株筛选方法。 2. 生物降解与油藏调控 在油藏中，微生物可以被用于调节油藏特性，例如通过控制硫酸盐还原菌的活动来抑制硫化氢（H₂S）的生成，从而减少“脏油”和管道腐蚀。本书将侧重于微生物群落工程在维持油藏健康和提高油品质量方面的宏观调控策略。 第二部分：原油加工与升级中的生物催化 原油的复杂性要求精炼过程必须进行高能耗的裂解和加氢处理。生物催化提供了一条在温和条件下对重质油和残渣进行选择性转化的途径。 3. 生物脱硫与脱氮：环境法规驱动的技术革新 随着对燃料硫含量限制的日益严格，生物脱硫（Biodesulfurization, BDS）技术成为焦点。 超深度脱硫路径研究： 本书将详细分析已知的生物脱硫途径（如4S路径、DMO路径），重点讨论如何通过基因工程手段，优化微生物对复杂芳香族硫化物（如二苯并噻吩及其衍生物）的降解效率。 生物脱氮： 氮化物会降低燃料的燃烧质量并增加氮氧化物排放。我们将探讨微生物对喹啉和咔唑类化合物的生物转化潜力，以及如何克服生物催化剂对这些杂原子的耐受性限制。 本书关注的重点是转化效率与工业规模反应器的设计，以及如何将生物催化过程与传统炼油流程进行集成，实现能源效率的最大化。 4. 生物改质与重质油乳化 对于重质原油和沥青质，传统的物理分离方法效率低下。生物改质，例如利用酶或微生物对沥青质大分子进行氧化或解聚，是降低原油粘度、改善流动性的有效手段。本书将探讨酶促反应（如漆酶、木质素过氧化物酶）在解聚和功能化重质油组分中的应用潜力和面临的底物抑制挑战。 第三部分：石油污染的生态修复与生物治理 石油泄漏和开采活动带来的环境污染是石油工业的长期负担。生物修复技术，尤其是生物治理（Bioremediation），提供了成本效益高且对环境影响小的解决方案。 5. 生物治理技术：从土壤到海洋 本书将全面梳理不同环境介质下的石油污染生物治理策略： 生物刺激与生物强化： 详细分析通过添加营养盐（生物刺激）或引入外源高效降解菌（生物强化）来加速原油降解的过程。我们将侧重于菌群结构对降解速率的影响，以及环境因子（如温度、盐度、氧气可利用性）的协同作用。 海洋溢油的生物修复： 针对墨西哥湾漏油事件等大规模溢油的经验教训，本书评估了表面活性剂辅助生物降解和原位监测技术的有效性。 微生物在油泥处理中的应用： 探讨如何利用微生物和酶系统高效、无害化地处理炼厂油泥和钻井液中的复杂烃类混合物。 本书将聚焦于修复效率的定量评估和生态风险的长期监测，确保修复过程的彻底性和可持续性。 第四部分：新兴生物燃料与生物基化学品：石油工业的未来方向 虽然本书不直接讨论生物燃料生产，但会探讨石油工业如何利用其基础设施和技术积累，向生物基平台转化。 6. 生物基平台化学品与生物炼制集成 随着微生物代谢工程的成熟，利用生物质生产高附加值的化学品成为可能。本书探讨了如何将石油化工的现有反应器技术，应用于发酵产物（如丁醇、己二酸、生物基苯乙烯单体）的分离、纯化和后续衍生化，从而实现“生物炼制”与传统石化流程的协同发展。 结论：跨学科融合的必要性 《现代生物技术在石油工业中的应用：前景、挑战与案例研究》旨在揭示，生物技术已不再是石油工业的边缘技术，而是实现其可持续转型的核心驱动力。本书强调了跨学科合作的必要性——将微生物学的深度理解与化学工程的放大能力相结合，是未来解决能源挑战的关键所在。读者将获得对该领域前沿研究的全面认识，以及指导未来工业实践的洞察力。

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我必须指出，这本书在案例分析的深度和广度上，远远超出了我的预期。很多同类书籍在介绍应用时，往往只列举几个耳熟能详的成功案例，蜻蜓点水般一笔带过。而此书则采取了“深度挖掘”的策略，对于每一个重要的应用领域，比如生物降解塑料的开发、生物燃料的高效转化，作者都深入到原始研究论文的层面去梳理其技术演进的脉络。书中详细对比了不同研究团队采用的生物学策略的优劣，甚至连实验设计中的关键性失误和后续是如何被修正的，都有详实的描述。这种“解构失败”的过程，比单纯罗列成功经验更有价值，它展示了科学探索的真实面貌——充满试错和迭代。我特别喜欢其中穿插的“关键人物访谈”小节，虽然是以引述的形式出现，但那些顶尖科学家对自己研究心路历程的描述，那种对未知世界的探索欲和挫败感，真实得让人动容。这本书让我明白了，任何一项突破都不是一蹴而就的灵光乍现，而是无数次精密计算和不懈坚持的结果。

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从编辑质量和排版艺术的角度来看，这本书的制作水准堪称行业标杆。装帧厚实，纸张选用的是那种略带哑光质感的特种纸，不仅耐翻阅，而且对于那些包含复杂化学结构式的插图来说，色彩还原度和清晰度都达到了最佳状态。常常阅读其他专业书籍时，那些黑白或低分辨率的图表总是让我倍感挫败，但这本书在这方面做到了极致的尊重读者。更细微之处在于，作者在引用和参考文献的管理上也体现了极高的专业素养。每一个重要的概念或数据来源都有清晰的标注，且附带了简短的注释，解释了该引用的核心贡献，这极大地便利了想要进一步深挖某个特定主题的读者。此外，全书的索引做得非常详尽和智能，几乎涵盖了所有重要的专业术语和缩写，检索效率极高。在我看来，一本好书不仅内容要扎实，其物理载体也应该是一种愉悦的体验，而这本书无疑在这方面做到了无可挑剔的平衡。

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这本书的封面设计简直是视觉盛宴，那种深邃的蓝色调，夹杂着象征性的油滴和复杂的分子结构图，一下子就抓住了我的眼球。我原本对“生物技术”这个领域抱持着一种相当理论化的期待，想着大概会是一本充斥着晦涩公式和枯燥实验流程的教科书。然而，当我翻开内页，那种精心的排版和图文的结合方式立刻让我感到惊喜。作者在介绍基础概念时，并没有像很多同类书籍那样堆砌术语，而是巧妙地运用了大量的流程图和信息图表，将那些原本难以想象的生物化学反应路径，可视化得极其清晰。我记得其中有一章专门讲了微生物在特定极端环境下的代谢活动，作者竟然配上了高分辨率的显微照片，那种生命力在极限条件下迸发出的顽强，让人读起来简直像是看一部微观世界的史诗。再者，这本书的结构安排也十分人性化，它并没有固执地遵循传统的章节顺序，而是采用了主题模块化的方式，使得我可以根据自己的兴趣点随时切入，这对于我这种非全职研究者来说，极大地提高了阅读的效率和趣味性。它不是那种让人望而生畏的学术巨著，而更像是一位经验丰富的向导，带着你穿梭于复杂的科学迷宫，每一步都有清晰的指引和引人入胜的故事。

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这本书最让我感到震撼的，是它所构建的未来图景的宏大与严谨性。它没有沉湎于对当前技术的赞美，而是将大量篇幅用于探讨“下一个十年”可能出现的颠覆性变革。作者不仅罗列了正在研发中的技术分支，更重要的是，她分析了驱动这些变革背后的基本科学原理和工程学挑战，并给出了一个相当务实的时间表预估。例如，关于如何利用基因驱动系统来改造大气中的碳循环，书中详细剖析了从实验室模型到生态系统级别的放大过程中，必须跨越的安全性与可控性鸿沟。这种不回避困难、直面挑战的写作态度，让人读起来既感到振奋，又保持着必要的警醒。它成功地做到了在普及知识的同时，激发读者的创新潜能，让人在合上书本时，心中涌现的不是满足，而是更多亟待解决的问题和未竟的探索欲。这本书更像是一份邀请函，邀请我们加入到塑造未来的科学对话中去，而不是仅仅做一个知识的旁观者。

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这本书的叙事口吻非常独特，它不像传统学术著作那样冷冰冰、不近人情，反而带有一种强烈的“说书人”气质。作者似乎非常清楚读者在面对前沿技术时的困惑点和知识盲区，因此在讲解那些涉及基因编辑和酶催化效率提升的章节时，总能找到绝妙的比喻来解释复杂的原理。例如，在描述某个新型生物催化剂如何克服传统化学合成的局限时，作者将其比作一位拥有“无限工具箱”的精细机械师，而不是一个只会蛮力的粗犷工匠。这种贴近生活的类比，极大地降低了理解门槛。更值得称赞的是，书中对技术伦理和产业化前景的讨论，并没有浅尝辄止。作者花了相当篇幅去探讨这些尖端技术在实际应用中可能引发的社会争议和监管挑战，这种前瞻性的视野让我意识到，这本书不仅仅是在传授知识，更是在培养一种全面的、负责任的科学思维。读完之后，我感觉自己对这个交叉学科的理解不再局限于实验室的数据，而是延伸到了更广阔的社会和经济层面。这绝对是一本能引发深度思考的书，而不是仅仅满足于信息传递的工具书。

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